KR20220094830A - 우수한 내텐트 특성을 가지는 내텐트성 냉연강판, 내텐트성 도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 우수한 내텐트 특성을 가지는 내텐트성 냉연강판을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내텐트성 냉연강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.005% ~ 0.03%, 망간(Mn): 1.0% ~ 2.5%, 알루미늄(Al): 0.2% ~ 0.8%, 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)의 총합: 0.3% ~ 1.5%, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 총합: 0.001% ~ 0.01%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 항복강도(YP): 195 MPa 이상, 인장강도(TS): 340 MPa 이상, 연신율(El): 33% 이상, 및 소부 경화량(BH): 40 MPa 이상을 만족한다.

Description

우수한 내텐트 특성을 가지는 내텐트성 냉연강판, 내텐트성 도금강판 및 그 제조방법{Cold rolled steel sheet having excellent dent resistance property, galvanized steel sheet, and method of manufacturing the same}
본 발명의 기술적 사상은 냉연강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우수한 내텐트 특성을 가지는 내텐트성 냉연강판, 내텐트성 도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
자동차용 외판재의 사용 고객은 자동차를 생산하는 1차 고객과, 자동차를 구매하여 사용하는 2차 고객으로 구분 할 수 있다. 1차 고객은 프레스 성형 시 판재의 칫수 정밀도 향상 및 형상 불량 방지를 위해 낮은 항복강도(Yield strength)의 소재를 요구하며, 2차 고객은 덴트 또는 스크래치와 같은 차체 외관의 영구적인 변형을 방지하기 위해 높은 항복강도의 소재를 원한다. 따라서 자동차용 외판 소재는 성형 전에는 항복강도가 낮을 수록 좋으며, 완성차 조립 후에는 항복강도가 높을 수록 좋은 양면적인 특성을 보인다.
극저탄소강으로 제조된 소부 경화강은 성형 전 항복강도가 낮지만, 성형, 도장, 및 건조 이후 항복강도가 증가하는 소부 경화(Bake Hardening) 특성을 가지므로, 상기한 양면적 특성을 모두 충족하기 때문에 자동차용 외판재로 널리 사용되어 왔다. 소부 경화 특성은 프레스 성형 중 생성 된 전위(Dislocation)에 침입형 고용원소(Interstitial solute element)가 고착되어 항복강도가 증가하는 변형 시효 현상을 강화 메커니즘으로 활용 한 것으로, 프레스 성형 중 전위 증식에 의한 가공 경화와 함께 최종 제품의 내덴트성을 향상 시키는 주요 메커니즘으로 널리 활용 되고 왔다.
소부 경화능을 향상시키기 위하여 강재 내의 고용 원소의 양을 증가시키는 방법이 있으나, 고용 원소가 증가 할 경우 소재의 운송 및 프레스 성형 전의 보관 과정에서 자연시효가 발생하여 항복강도가 증가하고, 항복점 연신(Yield point elongation)이 발생하여 칫수 불량, 형상 불량, 표면 결함 등을 유발할 수 있다.
한국특허출원번호 제10-2011-0053831호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 우수한 내텐트 특성을 가지는 내텐트성 냉연강판, 내텐트성 도금강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 우수한 내텐트 특성을 가지는 내텐트성 냉연강판, 내텐트성 도금강판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내텐트성 냉연강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.005% ~ 0.03%, 망간(Mn): 1.0% ~ 2.5%, 알루미늄(Al): 0.2% ~ 0.8%, 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)의 총합: 0.3% ~ 1.5%, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 총합: 0.001% ~ 0.01%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 항복강도(YP): 195 MPa 이상, 인장강도(TS): 340 MPa 이상, 연신율(El): 33% 이상, 및 소부 경화량(BH): 40 MPa 이상을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 크롬과 몰리브덴의 총합은 하기의 식에 따라 제어될 수 있다.
0.3 중량%≤ [Cr] + 0.3[Mo]≤ 1.5 중량%
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내텐트성 냉연강판은, 페라이트와 마르텐사이트가 혼합된 혼합 조직을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 마르텐사이트의 분율은 0% 초과 ~ 9% 범위이고, 상기 페라이트의 분율은 나머지 분율일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 페라이트는 5 μm ~ 20 μm 범위의 평균 결정립도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 마르텐사이트 사이의 상간 평균 거리는 2 μm ~ 5.5 μm 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내텐트성 냉연강판은, 비철계 석출물을 포함하고, 상기 비철계 석출물의 입자간 평균 거리는 0.05 μm 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내텐트성 냉연강판은, 항복강도(YP): 195 MPa ~ 275 MPa, 인장강도(TS): 340 MPa ~ 490 MPa, 연신율(El): 33% ~ 45%, 및 소부 경화량(BH): 40 MPa ~ 100 MPa을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내텐트성 냉연강판은, 변형율 2% ~ 10% 범위에서 가공 경화량: 80 MPa ~ 200 MPa을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내텐트성 냉연강판은, 소부 경화 및 가공 경화가 이루어진 후에, 350 MPa ~ 500 MPa 범위의 최종 항복강도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내텐트성 냉연강판은, 항복점 연신이 발생하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내텐트성 냉연강판은, 항복점 연신율이 0% 초과 ~ 0.2% 미만의 범위를 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내텐트성 냉연강판의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.005% ~ 0.03%, 망간(Mn): 1.0% ~ 2.5%, 알루미늄(Al): 0.2% ~ 0.8%, 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)의 총합: 0.3% ~ 1.5%, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 총합: 0.001% ~ 0.01%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계; 및 상기 소둔 열처리한 냉연강판을 냉각하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열연강판을 제조하는 단계는, 상기 합금 조성을 갖는 강재를 준비하는 단계; 상기 강재를 1,130℃ ~ 1,230℃ 범위에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강재를 Ar3 이상의 마무리압연 종료온도에서 열간 마무리 압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 및 상기 열연강판을 600℃ ~ 680℃의 범위에서 권취하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 소둔 열처리하는 단계는, 하기의 식에 따른 소둔 온도(Temp)와 소둔 시간(Time) 동안 수행될 수 있다.
Figure pat00001
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 소둔 열처리하는 단계는, 780℃ ~ 840℃의 범위의 온도에서 30초 ~ 120초 범위의 시간 동안 유지하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각하는 단계는, 상기 소둔 열처리한 냉연강판을, 15℃/초 ~ 50℃/초 범위의 냉각속도로 0℃ ~ 40℃ 범위의 온도로 냉각할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내텐트성 도금강판은, 모재 강판; 및 상기 모재 강판 표면에 형성된 용융아연도금층 또는 합금화 용융아연도금층;을 포함하고, 상기 모재 강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.005% ~ 0.03%, 망간(Mn): 1.0% ~ 2.5%, 알루미늄(Al): 0.2% ~ 0.8%, 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)의 총합: 0.3% ~ 1.5%, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 총합: 0.001% ~ 0.01%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 항복강도(YP): 195 MPa 이상, 인장강도(TS): 340 MPa 이상, 연신율(El): 33% 이상, 및 소부 경화량(BH): 40 MPa 이상을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내텐트성 도금강판의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.005% ~ 0.03%, 망간(Mn): 1.0% ~ 2.5%, 알루미늄(Al): 0.2% ~ 0.8%, 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)의 총합: 0.3% ~ 1.5%, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 총합: 0.001% ~ 0.01%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계; 상기 소둔 열처리한 냉연강판을 냉각하는 단계; 상기 냉각된 냉연강판을 용융아연 도금하는 단계; 및 상기 용융아연 도금된 냉연강판을 최종 냉각하는 단계;를 포함하고, 상기 소둔 열처리하는 단계는, 하기의 식에 따른 소둔 온도(Temp)와 소둔 시간(Time) 동안 수행될 수 있다.
Figure pat00002
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용융아연 도금하는 단계를 수행한 후에, 상기 용융아연 도금된 냉연강판을 합금화 열처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 내텐트성 냉연강판은 마르텐사이트를 9% 이하로 낮은 함량으로 형성하고, 상기 마르텐사이트의 상간 평균 거리를 감소시켜 균일하게 분산시킨 미세조직을 가진다. 상기 내텐트성 냉연강판은, 첫째, 가공 품질 향상을 위해 항복강도와 연신율을 범용 외판 강판인 340BH의 수준으로 관리할 수 있고, 둘째, 우수한 내시효성을 가지므로, 생산 후 운송 및 보관 과정에서 적어도 1년 또는 그 이상의 기간 동안 항복점 연신 및 항복강도 증가 현상이 발생하기 않고, 셋째, 기존의 340BH 강판과 비교하면, 예비 변형에 따른 소부 경화 거동이 상이하여, 예비 변형이 증가시 소부 경화능이 지속적으로 증가되며, 넷째, 가공 경화능과 소부 경화능이 우수하여, 소부 경화 후의 강판의 항복강도가 소주 경화 전의 60% 이상 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 내텐트성 냉연강판은 가공 전에는 낮은 항복 강도를 가지게 되어 가공성이 증가되고, 가공 후 소부 경화에 의하여 내텐트성이 증가되는 효과를 제공할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내텐트성 냉연강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내텐트성 냉연강판의 마르텐사이트 분율에 따른 인장강도와 연신율의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 내텐트성 냉연강판의 마르텐사이트의 상간 평균 거리에 따른 항복점 연신율의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 내텐트성 냉연강판의 마르텐사이트의 분산도를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 내텐트성 도금강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
본 발명의 기술적 사상은 자동차용 판재, 특히 자동차용 외판재 적용을 위하여 이상 조직의 분율, 크기, 및 위치를 제어하여, 고성형성, 내시효성, 내덴트성이 우수하고 성형시 표면결함이 없는 냉연강판을 제공한다.
소부 경화능을 가지는 강재가 페라이트 단상으로 이루어지면, 기지 조직에 자연시효 현상을 억제할 수 기구가 없으므로, 강재 중 고용 원소량을 0.0005 중량% ~0.0020 중량%로 제어하는 한계 사항을 유발할 수 있고, 이는 강재의 제조 난이도를 증가시키고, 최종적으로 소부 경화능 및 부품의 내덴트성 향상을 제한할 수 있다.
최근에는 상대적으로 낮은 항복강도와 항복비를 가지고, 가공 경화능, 운송·보관 중 내시효성, 및 소부 경화능이 우수한 이상조직강(Dual Phase Steel)이 자동차용 고강도 외판재로 일부 적용되어 왔다. 그러나 이상 조직에서 마르텐사이트 증가에 따라 연신율이 감소되어 성형성이 저하되며, 프레스 성형 중 크랙과 네킹이 발생하며, 가공량이 감소하여 가공 경화에 의한 항복강도 증가분이 감소하여 외판재 적용에 한계가 있다.
종래 기술에서는 이상조직강의 특성을 유지 하고 성형성을 향상시키기 위하여 이상조직 분율을 9% 이하로 제어하는 방법이 있으며, 외판재 적용을 위해 연속 항복거동 및 낮은 항복비 특성을 가지게 된다. 그러나, 이와 같이 이상조직 분율이 적을 경우, 이상조직의 위치 및 분포에 따라 항복강도가 증가하거나 불연속 거동이 발생할 수 있으므로, 이상조직의 위치 및 분포에 대하여 고려할 필요가 있다.
내텐트성은 하기의 식 1과 같이 초기 항복강도, 가공 경화, 소부 경화 및 소재 두께에 대하여 관련될 수 있다.
[식 1]
내덴트성 ∝ (초기항복강도 + 가공 경화 + 소부 경화) x (두께)2
이하에서는 본 발명의 기술적 사상에 따른 내텐트성 냉연강판에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 내텐트성 냉연강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.005% ~ 0.03%, 망간(Mn): 1.0% ~ 2.5%, 알루미늄(Al): 0.2% ~ 0.8%, 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)의 총합: 0.3% ~ 1.5%, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 총합: 0.001% ~ 0.01%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 내텐트성 냉연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 성분 원소의 함유량은 모두 강판 전체에 대한 중량%를 의미한다.
탄소(C): 0.005% ~ 0.03%
탄소는 강의 강도를 확보하기 위하여 첨가하며, 특히 마르텐사이트 조직의 강도를 증가시킨다. 철계 이상조직인 마르텐사이트는 오스테나이트를 모조직으로 하여 급냉 시 무확산 변태에 의해 생성되며, 탄소의 함량 변화에 따라 강 중 이상조직 분율의 최대값과 최소값이 민감하게 변화할 수 있다. 상기 탄소의 함량이 0.005% 미만인 경우에는, 페라이트 기지 내에 이상조직 분율을 1.0% 이상 확보하기 어려울 수 있다. 상기 탄소의 함량이 0.03%를 초과하는 경우에는, 이상조직 분율이 증가하여 페라이트 기지 내 이상조직 분율을 9% 이하로 관리하기 어려울 수 있다. 따라서, 탄소의 함량을 강판 전체 중량의 0.005% ~ 0.03%로 첨가하는 것이 바람직하다.
망간(Mn): 1.0% ~ 2.5%
망간은 강 중 첨가시 소입 원소로 작용하여 이상조직 형성에 기여한다. 상기 망간의 함량이 1.0% 미만인 경우에는, 이상조직 형성이 어려울 수 있다. 상기 망간의 함량이 2.5%를 초과하는 경우에는, 소둔 온도 증가 시 오스테나이트 분율이 급격하게 변화하게 되어, 기계적 물성 구현을 위한 이상조직 분율 제어 범위인 9%를 초과할 수 있다. 또한, 뿐만 아니라 망간 함량이 증가할 경우 표면 산화에 의한 미도금 및 표면결함이 발생할 수 있다. 따라서, 망간의 함량을 강판 전체 중량의 1.0% ~ 2.5%로 첨가하는 것이 바람직하다.
알루미늄(Al): 0.2% ~ 0.8%
알루미늄은 소둔 중 승온 과정에서 온도 변화에 따른 오스테나이트 변태 분율을 감소시키는 역할을 한다. 알루미늄 첨가시 승온 과정에서의 이상조직 분율 변화를 감소시켜 재질 산포를 감소시킬 수 있다. 상기 알루미늄의 함량이 0.2% 미만인 경우에는, 알루미늄 첨가 효과가 불충분할 수 있다. 상기 알루미늄의 함량이 0.8%를 초과하는 경우에는, 이상조직 확보를 위한 소둔 온도가 지나치게 증가하여 양산성이 저하될 수 있고, 소둔 중 산화물성 이물이 형성됨에 따라 덴트와 같은 표면결함이 증가할 수 있다. 또한 제강성 개재물 증가 및 소둔 중 표면산화 현상을 야기할 수 있다. 따라서, 알루미늄의 함량을 강판 전체 중량의 0.2% ~ 0.8%로 첨가하는 것이 바람직하다.
크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)의 총합: 0.3% ~ 1.5%
크롬 및 망간은 소입 원소로 작용하여 이상조직 형성에 기여한다. 상기 크롬과 몰리브덴의 총합이 0.3% 미만인 경우에는, 크롬과 몰리브덴의 첨가 효과가 불충분할 수 있다. 상기 크롬과 몰리브덴의 총합이 1.0%를 초과하는 경우에는, 효과가 수렴하게 되고, 제조 원가를 증가시킬 수 있다. 따라서, 크롬과 몰리브덴의 총합은 강판 전체 중량의 0.3% ~ 1.5%로 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 크롬과 몰리브덴의 총합은 강판 전체 중량의 0.3% ~ 1.0%로 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 크롬과 몰리브덴의 총합은 하기의 식 2에 따라 제어될 수 있다.
[식 2]
0.3 중량%≤ [Cr] + 0.3[Mo]≤ 1.5 중량%
상기 식 2에서, [Cr] 및 [Mo]은 상기 냉연강판에 포함되는 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo)의 함량이며, 각각의 단위는 중량%이다.
또는, 상기 크롬은 강판 전체 중량의 0.3 중량% ~ 1.5 중량% 범위일 수 있다. 상기 몰리브덴은 강판 전체 중량의 0 중량% 초과 ~ 0.5 중량% 범위일 수 있다.
니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 총합: 0.001% ~ 0.01%
니오븀과 티타늄은 석출물 형성 원소로, 석출강화 효과로 강도를 증가시킬 수 있으며, 결정립 미세화 효과도 얻을 수 있다. 본 발명은 열연과정에서 일부 비철계 이상입자(석출물)를 포함하고, 열연 미세조직 제어를 통해 냉간압연 이후 소둔 과정에서 철계 이상입자(마르텐사이트)의 위치 및 분포를 제어하는 기술적 특징을 포함한다. 니오븀과 티타늄은 첨가 시 강 중 탄소와 결합하여 비철계 이상입자를 형성하며 분율이 많을수록, 크기가 작을수록 항복강도를 증가시킨다. 그러나, 항복비가 낮은 자동차용 외판재의 경우에는, 이상입자에 의해 과도하게 항복강도가 증가하게 되면 성형성이 열화될 수 있다. 상기 니오븀과 티타늄의 총합이 0.001% 미만인 경우에는, 첨가 효과가 불충분할 수 있다. 상기 니오븀과 티타늄의 총합이 0.01%를 초과하는 경우에는, 항복강도가 과도하게 증가하여 성형성이 열화될 수 있다. 따라서, 니오븀과 티타늄의 총합은 각각 강판 전체 중량의 0.001% ~ 0.01%로 첨가하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 니오븀은 강판 전체 중량의 0.001 중량% ~ 0.01 중량% 범위일 수 있고, 0.001 중량% ~ 0.009 중량% 범위일 수 있다. 상기 티타늄은 강판 전체 중량의 0.001 중량% ~ 0.01 중량% 범위일 수 있고, 0.001 중량% ~ 0.009 중량% 범위일 수 있다.
인(P): 0% 초과 ~ 0.02%
인은 강의 제조 과정에서 포함되는 불순물로서, 고용강화에 의해 강도의 향상에 도움을 줄 수는 있지만, 다량 함유 시 저온취성이 발생시킬 수 있다. 따라서, 인의 함량을 강판 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.02%로 제한하는 것이 바람직하다.
황(S): 0% 초과 ~ 0.01%
황은 강의 제조 과정에서 포함되는 불순물로서, FeS, MnS 등과 같은 비금속 개재물을 형성하여 굽힘성, 인성, 및 용접성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 황의 함량을 강판 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.01%로 제한하는 것이 바람직하다.
질소(N): 0% 초과 ~ 0.006%
질소는 강의 제조 시 불가피하게 함유되는 원소로서, 오스테나이트를 안정화에 도움을 줄 수 있지만, Al과 반응하여 AlN을 형성하여 연주 중 크랙을 유발할 수 있다. 따라서, 질소의 함량을 강판 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.006%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 냉연강판의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제강 과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않은 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다.
전술한 합금 조성의 구체적인 성분 및 이들의 함량 범위를 제어하고, 후술하는 제조 방법을 통해 제조된 내텐트성 냉연강판은, 예를 들어 항복강도(YP): 195 MPa 이상, 인장강도(TS): 340 MPa 이상, 및 연신율(El): 33% 이상, 및 소부 경화량(BH): 40 MPa 이상을 만족할 수 있다.
상기 내텐트성 냉연강판은, 항복강도(YP): 195 MPa ~ 275 MPa, 인장강도(TS): 340 MPa ~ 490 MPa, 연신율(El): 33% ~ 45%, 및 소부 경화량(BH): 40 MPa ~ 100 MPa을 만족할 수 있다.
상기 내텐트성 냉연강판은, 자동차용 외판의 가공 범위인 변형율 2% ~ 10% 범위에서 80 MPa ~ 200 MPa 범위의 가공 경화량을 가질 수 있다. 따라서, 소부 경화 및 가공 경화가 이루어진 후에, 상기 내텐트성 냉연강판은, 예를 들어 315 MPa ~ 530 MPa 범위의, 예를 들어 350 MPa ~ 500 MPa 범위의 최종 항복강도를 가질 수 있다.
상기 내텐트성 냉연강판은, 항복점 연신이 발생하지 않거나 또는 항복점 연신율이, 예를 들어 0.2% 미만, 예를 들어 0% 초과 ~ 0.2% 미만의 범위를 만족할 수 있다. 구체적으로, 상기 내텐트성 냉연강판은 생산 후 운송 및 보관 과정에서 적어도 1년 또는 그 이상의 기간 동안 항복점 연신이 발생하지 않는다.
상기 내텐트성 냉연강판은, 30℃의 온도에서, 예를 들어 12 개월 또는 그 이상상의, 예를 들어 0일 초과 ~ 365일 범위의 기간 동안 또는 그 이상의 기간 동안 내시효 특성을 가질 수 있다. 상기 내시효 특성이란 상기 내텐트성 냉연강판을 야적 등의 방법으로 보관하여도, 항복 강도 증가가 나타나지 않고, 생산 후 운송 및 보관 과정에서 적어도 1년 또는 그 이상의 기간 동안, 예를 들어 1년 내지 3년 동안 항복점 연신이 발생하지 않는 것을 의미한다.
상기 내텐트성 냉연강판은, 페라이트와 마르텐사이트가 혼합된 혼합 조직을 포함할 수 있다. 상기 마르텐사이트의 분율은, 예를 들어 0% 초과 ~ 9% 범위일 수 있고, 상기 페라이트의 분율은 나머지 분율로서 포함될 수 있고, 예를 들어 91% 초과 ~ 100% 미만의 범위일 수 있다. 상기 분율은 미세조직 사진을 이미지 분석기를 통하여 도출한 면적비율을 의미한다.
상기 페라이트는 5 μm ~ 20 μm 범위의 평균 결정립도를 가질 수 있다. 상기 페라이트의 평균 결정립도가 5 μm 미만인 경우에는, 연신율이 저하될 수 있다. 상기 페라이트의 평균 결정립도가 20 μm를 초과하는 경우에는, 40 MPa 이상의 소부 경화능을 얻을 수 없다.
상기 마르텐사이트의 상간 평균 거리는 2 μm ~ 5.5 μm 범위일 수 있다.
상기 마르텐사이트의 분율과 상간 평균 거리는 저탄소강의 연속 항복 거동 및 내시효성 확보를 위하여 필요할 수 있다.
상기 내텐트성 냉연강판은, 비철계 석출물을 포함할 수 있고, 예를 들어 TiC, NbC, (Ti,Nb)C, TiN, NbN, 및 (Ti,Nb)N 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 비철계 석출물은, 예를 들어 0.005 μm 이상, 예를 들어 0.005 μm ~ 0.02 μm 의 크기를 가질 수 있다. 상기 비철계 석출물의 입자간 평균 거리는, 예를 들어 0.05 μm 이상, 예를 들어 0.05 μm ~ 0.5 μm 일 수 있다.
상기 비철계 석출물은 열연 결정립을 미세화하여 상기 마르텐사이트의 핵생성 위치를 제공할 수 있다. 상기 비철계 석출물이 핵생성 위치로 작용함에 따라, 상기 마르텐사이트의 핵생성을 유도할 수 있고, 상기 비철계 석출물의 입자간 평균 거리에 기반하여 상기 마르텐사이트의 상간 평균 거리가 적절한 범위로, 예를 들어 2 μm ~ 5.5 μm 범위로 제어되도록 상기 마르텐사이트가 형성될 수 있다. 상기 비철계 석출물의 크기와 입자간 평균 거리에 대한 제어는, 상기 마르텐사이트의 상간 평균 거리의 제어를 위하여 요구될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 내텐트성 냉연강판의 제조방법에 관하여 설명한다.
내텐트성 냉연강판의 제조방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내텐트성 냉연강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
본 발명에 따른 제조방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품은 예시적으로 슬라브(slab)일 수 있다. 반제품 상태의 슬라브는 제강공정을 통해 소정의 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 확보할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내텐트성 냉연강판의 제조방법은, 상기 조성의 강재를 이용하여 열연강판을 제조하는 단계(S110); 상기 열연강판을 냉간 압연하여 냉연강판을 제조하는 단계(S120); 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계(S130); 및 상기 냉연강판을 냉각하는 단계(S140);를 포함한다.
구체적으로, 중량%로, 탄소(C): 0.005% ~ 0.03%, 망간(Mn): 1.0% ~ 2.5%, 알루미늄(Al): 0.2% ~ 0.8%, 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)의 총합: 0.3% ~ 1.5%, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 총합: 0.001% ~ 0.01%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 열연강판을 제조하는 단계(S110); 상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계(S120); 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계(S130); 및 상기 소둔 열처리한 냉연강판을 냉각하는 단계(S140);를 포함할 수 있다.
열연강판 제조단계(S110)
상기 합금 조성을 갖는 강재를 준비하고, 상기 강재를, 예를 들어 1,130℃ ~ 1,230℃ 범위의 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT)에서 재가열한다. 이러한 재가열을 통해, 주조 시 편석된 성분의 재고용 및 석출물의 재고용이 발생하여 균질화하고, 열간 압연이 가능한 상태로 만들 수 있다. 상기 재가열 온도가 1,130℃ 미만인 경우에는, 조압연 및 사상압연 단계에서 압연성이 저하되고, 압연 온도가 지나치게 하락 될 경우에는 에지부에 크랙 및 덧살과 같은 표면결함이 발생할 수 있다. 상기 재가열 온도가 1,230℃를 초과하는 경우에는, 오스테나이트 결정립의 크기가 증가될 수 있고, 온도 상승에 따른 공정비용이 상승할 수 있다. 상기 재고용된 석출물은 조압연, 사상압연, 권취 단계에서 다시 석출되어 열연 결정립도를 미세화할 수 있다.
상기 재가열 후 통상의 방법으로 열간압연을 행하고, 예를 들어 Ar3 이상의 온도에서, 예를 들어 850℃ ~ 970℃ 범위의 마무리압연 종료온도(finish delivery temperature, FDT)에서 열간 마무리 압연을 수행하여 열연강판을 제조할 수 있다. 상기 마무리 압연 종료온도가 850℃ 미만인 경우에는, 페라이트 또는 펄라이트가 생성될 수 있다. 상기 마무리 압연 종료온도가 970℃를 초과할 경우에는, 스케일 생성의 증가되고, 결정 입경이 조대화되어, 조직의 미세 균일화가 어려울 수 있다.
이어서, 상기 열연강판을, 예를 들어 600℃ ~ 650℃ 미만의 범위, 예를 들어 600℃ ~ 680℃의 범위의 권취온도까지 냉각한다. 상기 냉각은 공냉 또는 수냉 모두 가능하며, 예를 들어 10℃/초 ~ 30℃/초의 냉각속도로 냉각할 수 있다. 냉각 속도가 빠를수록 평균 결정립도 감소에 유리하다. 상기 냉각은 권취 온도까지 냉각하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 열연강판을, 예를 들어 600℃ ~ 650℃ 미만의 범위의, 예를 들어 600℃ ~ 680℃의 범위의 권취온도(coiling temperature, CT)에서 권취한다. 상기 귄취온도의 범위는 냉간 압연성, 표면 성상의 관점에서 선택할 수 있다.
본 발명은 비철계 석출물을 통해 열연 결정립도를 미세화하고, 냉간 압연 및 소둔 과정에서 마르텐사이트와 같은 철계 이상조직의 모조직인 오스테나이트 조직이 고르게 분산되어 생성 됨을 목표로 한다. 분산된 오스테나이트 조직과 마르텐사이트 조직은 페라이트 내의 전위밀도 증식 효과를 균일하게 분산하여 최종적으로 저항복비 및 내시효성을 확보함에 있다.
상기 권취온도가 600℃ 미만인 경우에는, 열연에 의하여 형성된 비철계 석출물이 미세화되고, 상기 비철계 석출물간의 간격이 좁아져 제품의 항복강도를 증가시켜 상기한 저항복비 특성의 제품을 얻을 수 없다. 또한, 마르텐사이트 등의 경질상이 과도하게 생성되어 열연강판의 재질이 과도하게 증가하여 냉간압연 시 압연 부하가 현저하게 증가 할 수 있다. 상기 권취 온도가 650 이상인 경우에는, 상기 비철계 석출물은 조대화되나, 열연 결정립 크기가 증가하여 냉간 압연 및 소둔 과정 이후 항복점 연신이 잔류하여 성형 중 표면결함을 유발할 수 있다. 또한, 최종 제품의 미세조직의 불균일성을 초래할 수 있다.
상기 권취하는 단계에서, 상기 비철계 석출물이 형성될 수 있고, 그 크기는 0.005 μm 이상일 수 있고, 상기 비철계 석출물 사이의 간격은 0.05 μm 이상일 수 있다. 상기 비철계 석출물은 마르텐사이트의 핵생성 위치를 제공할 수 있다.
냉연강판 제조단계(S120)
상기 열연강판을 표면 스케일 층을 제거하기 위하여 산으로 세정하는 산세 처리를 수행한다. 이어서, 상기 열연강판을, 예를 들어 40% ~ 70%의 평균 압하율로 냉간압연을 실시하여 냉연강판을 형성한다. 상기 평균 압하율이 높을수록, 조직 미세화 효과로 인한 성형성이 상승되는 효과가 있다. 상기 평균 압하율 40% 미만인 경우에는, 균일한 미세조직을 얻기 어렵다. 상기 평균 압하율이 70%를 초과하는 경우에는, 롤 힘이 증가되어 공정부하가 증가된다. 상기 냉간압연에 의하여 최종 생산되는 강판의 두께를 가질 수 있다. 냉연강판의 조직은 열연강판의 조직이 연신된 형상의 조직을 가질 수 있다.
소둔 열처리 단계(S130)
상기 냉연강판을 통상의 서냉각 구간이 있는 연속 소둔로에서 소둔 열처리한다. 상기 소둔 열처리는 철계 이상입자(마르텐사이트) 조직의 분율 확보 및 균일한 분산을 위해 수행된다.
상기 소둔 열처리는 식 3에 따른 소둔 온도(Temp)와 소둔 시간(Time) 동안 수행될 수 있다.
[식 3]
Figure pat00003
상기 소둔 열처리의 공정 조건이 상기 식 3의 3 미만인 경우에는, 철계 이상입자인 마르텐사이트 사이의 거리가 5.5 μm 를 초과하게 되어, 항복강도가 과도하게 증가될 수 있다. 상기 소둔 열처리의 공정 조건이 상기 식 3의 30을 초과하는 경우에는, 항복점 연신율이 0.2% 이상이 될 수 있다.
상기 소둔 열처리는, 예를 들어 780℃ ~ 840℃의 범위의 온도에서, 예를 들어 30초 ~ 120초 범위의 시간 동안 유지하여 수행될 수 있으며, 보다 낮은 온도, 예를 들어 760℃에서 소둔 열처리를 실시할 경우에는 상기 식 3을 이용하여 소둔 시간을 증가시켜 수행할 수 있다.
상기 소둔 열처리 온도가 780℃ 미만인 경우에는, 철계 이상입자인 마르텐사이트 사이의 거리가 5.5 μm 를 초과하게 되어, 항복강도가 과도하게 증가될 수 있다. 상기 소둔 열처리 온도가 840℃를 초과하는 경우에는, 항복점 연신율이 0.2% 이상이 될 수 있다.
냉각 단계(S140)
상기 소둔 열처리한 냉연강판을, 예를 들어 15℃/초 이상, 예를 들어 15℃/초 ~ 50℃/초 범위의 냉각속도로 냉각한다. 상기 냉각은, 상온으로, 예를 들어 0℃ ~ 40℃ 범위의 온도로 냉각할 수 있다. 상기 냉각은 공랭 또는 수냉으로 수행될 수 있다.
냉각 단계(S140)에서, 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태되어 형성될 수 있다. 따라서, 상기 냉각 속도는 상기 오스테나이트가 상기 마르텐사이트로 변태되는 범위를 가질 수 있다.
또한, 냉각 단계(S140)는 서냉 후 급랭하는 다단 냉각으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 소둔 열처리한 냉연강판을, 예를 들어 1℃/초 ~ 15℃/초 범위의 냉각속도로, 예를 들어 600℃ ~ 700℃ 범위로 서냉할 수 있다. 이어서, 상기 서냉한 냉연강판을, 예를 들어 15℃/초 ~ 50℃/초 범위의 냉각속도로, 상온으로, 예를 들어 0℃ ~ 40℃ 범위로 급랭할 수 있다.
냉각 단계(S140)를 수행한 후에, 450℃ ~ 600℃ 범위의 온도에서 30초 ~ 200초 동안 항온처리를 수행할 수 있다.
냉각 단계(S140)를 수행한 후에, 예를 들어 2% 이하의 압하량으로, 예를 들어 0.1% ~ 0.5% 범위의 압하량으로 조질 압연을 수행할 수 있다.
또한, 상기 내텐트성 냉연강판은 용융아연 도금강판 및 합금화 용융아연 도금강판으로 제조될 수 있다. 이러한 경우에는, 상기 냉각 단계(S140)는 450℃ ~ 600℃ 범위를 냉각종료온도로서 수행할 수 있다. 이에 대하여는 하기에 상세하게 설명하기로 한다.
내텐트성 냉연강판의 미세조직
이하에서는, 본 발명의 기술적 사상에 따른 내텐트성 냉연강판의 미세조직에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내텐트성 냉연강판의 마르텐사이트 분율에 따른 인장강도와 연신율의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 상기 마르텐사이트 분율이 증가하면, 인장강도는 선형적으로 증가하고, 연신율은 선형적으로 감소한다. 목표하는 인장강도와 연신율의 범위를 만족하기 위하여는, 상기 마르텐사이트 분율이 9% 이하인 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 내텐트성 냉연강판의 마르텐사이트의 상간 평균 거리에 따른 항복점 연신율의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 0.5% ~ 0.7%의 압하율로 조질 압연(SPM)을 수행한 후의 결과이다. 마르텐사이트의 상간 평균 거리가 5.5 μm 이하에서는 항복점 연신율이 나타나지 않거나 거의 0%에 가까운 수준으로 나타났다. 반면, 상기 마르텐사이트의 상간 평균 거리가 5.5 μm를 초과하는 경우에는 항복점 연신율이 급격하게 증가함을 알 수 있다. 따라서, 내시효와 가공 경화능을 확보하기 위하여는 상기 마르텐사이트의 상간 평균 거리가 5.5 μm 이하인 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 내텐트성 냉연강판의 마르텐사이트의 분산도를 나타내는 모식도이다.
도 4를 참조하면, 비교예의 경우에는 소둔 열처리를 상기 식 3의 범위를 벗어나는 영역에서 수행하는 경우로서, 높은 전위밀도를 가지는 페라이트(high dislocation density ferrite)가 불균일하게 분산되고, 이에 따라 마르텐사이트의 상간 평균 거리가 5.5 μm를 초과하여 형성될 수 있다.
반면, 본 발명의 실시예에서는, 소둔 열처리를 상기 식 3의 범위 내에서 수행하는 경우로서, 높은 전위밀도를 가지는 페라이트가 전체적으로 균일하게 분산되고, 이에 따라 마르텐사이트의 상간 평균 거리가 5.5 μm 이하로 형성될 수 있다. 이러한 마르텐사이트의 형성은 0.05 μm 이상의 입자간 평균 거리를 가지는 비철계 석출물이 전체적으로 균일하게 형성됨으로써 구현될 수 있다.
내텐트성 도금강판의 제조방법
이하에서는, 본 발명에 따른 내텐트성 도금강판 및 그의 제조방법에 관하여 설명한다.
상기 내텐트성 도금강판을 이용하여 용융아연도금 강판 및 합금화 용융아연도금 강판과 같은 내텐트성 도금강판을 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 내텐트성 도금강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내텐트성 도금강판의 제조방법은, 상기 조성의 강재를 이용하여 열연강판을 제조하는 단계(S210); 상기 열연강판을 냉간 압연하여 냉연강판을 제조하는 단계(S220); 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계(S230); 상기 냉연강판을 냉각하는 단계(S240); 상기 냉연강판을 용융아연 도금하는 단계(S250); 및 상기 용융아연 도금된 냉연강판을 최종 냉각하는 단계(S270);를 포함한다.
또한, 상기 내텐트성 도금강판의 제조방법은, 상기 용융아연 도금하는 단계(S250)를 수행한 후에 상기 용융아연 도금된 냉연강판을 합금화 열처리하는 단계(S260)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 내텐트성 도금강판의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.005% ~ 0.03%, 망간(Mn): 1.0% ~ 2.5%, 알루미늄(Al): 0.2% ~ 0.8%, 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)의 총합: 0.3% ~ 1.5%, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 총합: 0.001% ~ 0.01%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 열연강판을 제조하는 단계(S210); 상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계(S220); 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계(S230); 및 상기 소둔 열처리한 냉연강판을 냉각하는 단계(S240); 상기 다단 냉각된 냉연강판을 용융아연 도금하는 단계(S250); 및 상기 용융아연 도금된 냉연강판을 0℃ ~ 40℃ 범위의 온도로 최종 냉각하는 단계(S270);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 초고장력 도금강판의 제조방법은, 상기 용융아연 도금하는 단계(S250)를 수행한 후에 상기 용융아연 도금된 냉연강판을 합금화 열처리하는 단계(S260);를 더 포함할 수 있다.
열연강판을 제조단계(S210)는 상술한 열연강판을 제조단계(S110)와 동일할 수 있다. 냉연강판 제조단계(S220)는 상술한 냉연강판 제조단계(S120)와 동일할 수 있다. 소둔 열처리하는 단계(S230)는 상술한 소둔 열처리하는 단계(S130)와 동일할 수 있다.
냉각 단계(S240)
냉각 단계(S240)에서는, 상기 소둔 열처리한 냉연강판을 냉각한다. 상기 소둔 열처리한 냉연강판을, 예를 들어 1℃/초 ~ 10℃/초 범위의 냉각속도로, 예를 들어 450℃ ~ 600℃의 냉각종료온도로 냉각한다. 상기 도금강판의 경우에는 상술한 상기 냉연강판에 비하여 상기 냉각종료온도가 높은 상이점이 있다.
상기 냉각종료온도가 450℃ 미만인 경우에는, 강판 온도가 낮아져서 아연 도금 시에 아연 도금욕 내에 드로스가 발생할 수 있다. 상기 냉각종료온도가 600℃를 초과하는 경우에는, 아연 도금욕의 온도가 증가하게 되어 사고가 발생할 수 있다.
용융아연 도금단계(S250)
용융아연 도금단계(S250)에서는, 상기 냉각된 냉연강판을, 예를 들어 450℃ ~ 600℃ 범위의 온도에서 용융아연 도금욕에 침지하여, 냉연강판 표면에 용융아연 도금층이 형성시킴으로써, 용융아연 도금강판을 형성할 수 있다. 상기 용융아연 도금단계는, 예를 들어 30초 ~ 200초 범위의 시간 동안 유지하여 수행될 수 있다.
합금화 열처리단계(S260)
상기 용융아연 도금강판을, 예를 들어 490℃ ~ 630℃의 범위의 온도에서, 예를 들어 10초 ~ 60초 범위의 시간 동안 합금화 열처리를 수행하여 합금화 용융아연 도금강판을 형성할 수 있다. 상기 합금화 열처리단계는(S260), 이전의 용융아연 도금단계(S250)를 수행한 후에 냉각하지 않고 연속하여 수행할 수 있다. 상기 조건으로 합금화 열처리 시 용융아연 도금층이 안정적으로 성장되면서, 도금층의 밀착성이 우수할 수 있다. 상기 합금화 열처리 온도가 490℃ 미만인 경우에는, 합금화가 충분히 진행되지 못해 용융아연 도금층의 건전성이 저하될 수 있다. 상기 합금화 열처리 온도가 630℃를 초과하는 경우에는, 이상역 온도 구간으로 넘어가게 되면서 재질의 변화가 발생할 수 있다.
최종 냉각단계(S270)
최종 냉각단계(S270)에서는, 상기 용융아연 도금된 냉연강판을, 즉 상기 용융아연 도금강판 또는 합금화 용융아연 도금강판을 상온으로, 예를 들어 0℃ ~ 40℃ 범위의 온도로 냉각한다. 상기 냉각은 공랭 또는 수냉으로 수행될 수 있다. 냉각속도는, 예를 들어 15℃/초 이상, 예를 들어 15℃/초 ~ 50℃/초 범위의 냉각속도로 냉각한다.
최종 냉각단계(S270)에서, 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태되어 형성될 수 있다. 따라서, 상기 냉각 속도는 상기 오스테나이트가 상기 마르텐사이트로 변태되는 범위를 가질 수 있다.
최종 냉각 단계(S270)를 수행한 후에, 450℃ ~ 600℃ 범위의 온도에서 30초 ~ 200초 동안 항온처리를 수행할 수 있다.
상술한 제조방법에 의하여 형성된, 내텐트성 도금강판은, 모재 강판; 및 상기 모재 강판 표면에 형성된 용융아연도금층 또는 합금화 용융아연도금층;을 포함할 수 있다. 상기 모재 강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.005% ~ 0.03%, 망간(Mn): 1.0% ~ 2.5%, 알루미늄(Al): 0.2% ~ 0.8%, 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)의 총합: 0.3% ~ 1.5%, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 총합: 0.001% ~ 0.01%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있고, 항복강도(YP): 195 MPa 이상, 인장강도(TS): 340 MPa 이상, 연신율(El): 33% 이상, 및 소부 경화량(BH): 40 MPa 이상을 만족할 수 있다.
상기 내텐트성 도금강판은, 상술한 바와 같은 상기 내텐트성 냉연강판의 물성과 미세조직 특성을 가질 수 있다.
실험예
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
하기 표 1의 조성(단위: 중량%)을 갖는 강을 준비하고, 소정의 열연 및 냉연 공정 및 열처리 공정을 거쳐 실시예들과 비교예들에 따른 냉연강판을 준비하였다. 잔부는 철(Fe)이다.
구분 C Mn Al Cr+Mo Nb+Ti P S
비교예1 0.002 0.5 0.03 0 0.01 0.005 0.003
비교예2 0.005 1.2 0.03 0 0.056 0.005 0.003
비교예3 0.060 1.2 0.03 0 0.005 0.005 0.003
비교예4 0.040 0.3 0.03 0 0.016 0.005 0.003
비교예5 0.040 1.6 0.4 0.5 0.005 0.005 0.003
비교예6 0.020 0.9 0.4 0.2 0.005 0.005 0.003
비교예7 0.020 1.6 0.4 0.5 0 0.005 0.003
비교예8 0.020 1.6 0.4 0.5 0.005 0.005 0.003
비교예9 0.020 1.6 0.4 0.5 0.005 0.005 0.003
비교예10 0.020 1.6 0.4 0.5 0.005 0.005 0.003
비교예11 0.020 1.6 0.4 0.5 0.005 0.005 0.003
실시예1 0.020 1.6 0.4 0.5 0.005 0.005 0.003
실시예2 0.020 1.6 0.4 0.5 0.005 0.005 0.003
실시예3 0.030 1.6 0.4 0.5 0.005 0.005 0.003
실시예4 0.020 1.6 0.4 0.5 0.005 0.005 0.003
표 1을 참조하면, 실시예들과 비교예8 내지 비교예11은 본 발명의 조성 범위를 만족한다.
비교예1은 탄소, 망간, 알루미늄의 함량이 본 발명의 조성 범위의 하한에 비하여 낮고, 크롬과 몰리브덴을 포함하지 않는 상이점이 있다. 비교예2는 알루미늄의 함량이 본 발명의 조성 범위의 하한에 비하여 낮고, 크롬과 몰리브덴을 포함하지 않는 상이점이 있다. 비교예3은 탄소의 함량이 본 발명의 조성 범위의 상한에 비하여 높고, 알루미늄의 함량이 본 발명의 조성 범위의 하한에 비하여 낮고, 크롬과 몰리브덴을 포함하지 않는 상이점이 있다. 비교예4는 탄소의 함량이 본 발명의 조성 범위의 상한에 비하여 높고, 망간 및 알루미늄의 함량이 본 발명의 조성 범위의 하한에 비하여 낮고, 크롬과 몰리브덴을 포함하지 않는 상이점이 있다. 비교예5는 탄소의 함량이 본 발명의 조성 범위의 상한에 비하여 높은 상이점이 있다. 비교예6은 망간의 함량이 본 발명의 조성 범위의 하한에 비하여 낮고, 크롬과 몰리브덴의 총합이 본 발명의 조성 범위의 하한에 비하여 낮은 상이점이 있다. 비교예7은 니오븀과 티타늄을 포함하지 않는 상이점이 있다.
표 2는 비교예들과 실시예들의 냉연강판들을 제조하는 열처리 공정 조건 값들을 나타낸다.
구분 권취온도(℃) 식 3의 값
비교예1 640 32
비교예2 640 25
비교예3 640 16
비교예4 640 16
비교예5 640 16
비교예6 640 16
비교예7 640 2
비교예8 640 32
비교예9 580 1
비교예10 730 16
비교예11 640 1
실시예1 640 16
실시예2 640 5
실시예3 640 16
실시예4 640 16
표 2를 참조하면, 실시예들과 비교예2 내지 비교예6은 본 발명의 공정 조건을 만족한다.
비교예9는 본 발명의 권취온도의 하한에 비하여 낮은 권취온도를 가지며, 비교예10은 상기 권취 온도의 상한에 비하여 높은 권취온도를 가진다. 비교예1 및 비교예8은 상기 식 3의 상한에 비하여 큰 값을 가진다. 비교예7, 비교예9, 및 비교예11은 상기 식 3의 하한에 비하여 작은 값을 가진다.
표 3은 상기 제조된 냉연강판에 대하여, 물리적 및 기계적 물성으로서, 항복강도(YS), 인장강도(TS), 연신율(EL), 소부 경화량(BH), 및 항복점 연신율을 나타낸다.
구분 항복강도
(MPa)		 인장강도
(MPa)		 연신율
(%)		 소부 경화량
(MPa)		 항복점연신율
(%)
비교예1 234 362 42 35 0.3
비교예2 301 447 36 0 0.7
비교예3 298 440 32 44 1.3
비교예4 322 398 36 47 0.8
비교예5 288 529 31 53 0
비교예6 280 379 42 42 2.0
비교예7 278 388 40 43 1.8
비교예8 260 416 39 47 0.3
비교예9 299 432 34 54 0.8
비교예10 205 374 39 48 0.2
비교예11 288 378 40 47 1.6
실시예1 262 384 39 51 0
실시예2 236 427 38 52 0
실시예3 274 488 35 49 0
실시예4 244 444 36 47 0
표 3을 참조하면, 실시예들은 항복강도(YS), 인장강도(TS), 및 연신율(EL), 소부 경화량, 및 항복점 연신율에 대하여 목표 범위를 만족하였다.
상기 항복점 연신율에 대하여 검토하면, 비교예1 내지 비교예4 및 비교예 6 내지 비교예11은 항복점 연신율이 본 발명의 목표 범위의 상한에 비하여 높은 값으로서 0.2% 이상으로 나타났다.
상기 항복강도에 대하여 검토하면, 비교예2 내지 비교예7, 비교예9, 및 비교예11은 항복강도가 본 발명의 목표 범위의 상한에 비하여 높은 값으로서 275 MPa을 초과하였다.
또한, 비교예5는 인장강도가 본 발명의 목표 범위의 상한에 비하여 높고, 연신율이 본 발명의 목표 범위의 하한에 비하여 낮게 나타났다. 비교예 1 및 비교예2는 소부 경화량이 본 발명의 목표 범위의 하한에 비하여 낮게 나타났다.
표 4는 상기 제조된 냉연강판의 미세조직에서 마르텐사이트의 분율과 상간 평균 거리와 비철계 석출물의 크기와 입자간 평균 거리를 나타낸다.
구분 마르텐사이트 비철계 석출물
분율
(%)		 상간 평균거리
(μm)		 크기
(μm)		 입자간 평균거리
(μm)
비교예1 0 - 0.004 0.08
비교예2 0 - 0.002 0.01
비교예3 0 - 0.005 0.11
비교예4 0 - 0.005 0.11
비교예5 15.6 2.12 0.005 0.11
비교예6 0.7 9.53 0.005 0.11
비교예7 1.9 6.39 - -
비교예8 4.9 6.20 0.005 0.11
비교예9 6.2 2.60 0.002 0.04
비교예10 2.2 6.80 0.007 0.13
비교예11 0.6 7.10 0.005 0.11
실시예1 1.8 5.08 0.005 0.11
실시예2 4.6 3.83 0.005 0.11
실시예3 9.5 2.27 0.005 0.11
실시예4 6.0 5.00 0.005 0.11
표 4를 참조하면, 실시예들은 마르텐사이트의 분율과 크기 및 비철계 석출물의 분율과 크기에 대하여 목표 범위를 만족하였다.
비교예1 내지 비교예4는 철계 이상입자인 마르텐사이트가 관찰되지 않았다. 또한, 비교예1과 비교예2는 비철계 이상입자인 비철계 석출물의 크기가 작게 나타났다. 이러한 미세조직에 의하여 높은 항복점 연신율을 가지는 것으로 분석된다.
비교예5는 마르텐사이트 분율이 본 발명의 목표 범위의 상한에 비하여 높게 나타났다. 이러한 미세조직에 의하여 높은 인장강도와 낮은 연신율을 가지는 것으로 분석된다.
비교예6 및 비교예11은 마르텐사이트 분율이 본 발명의 목표 범위의 하한에 비하여 낮게 나타났고, 마르텐사이트의 상간 평균 거리는 본 발명의 목표 범위의 상한에 비하여 높게 나타났다. 이러한 미세조직에 의하여 높은 항복강도와 높은 항복점 연신율을 가지는 것으로 분석된다.
비교예7, 비교예8, 및 비교예10은 마르텐사이트의 상간 평균 거리가 본 발명의 목표 범위의 상한에 비하여 높게 나타났다. 이러한 미세조직에 의하여 높은 항복강도와 높은 항복점 연신율을 가지는 것으로 분석된다.
비교예9는 비철계 석출물의 크기 및 입자간 평균 거리가 본 발명의 목표 범위의 하한에 비하여 낮게 나타났다. 이러한 미세조직에 의하여 높은 항복강도와 높은 항복점 연신율을 가지는 것으로 분석된다.
표 5는 상기 제조된 냉연강판에 대하여, 가공 경화 및 소부 경화에 의한 항복 강도의 변화를 나타낸다.
구분 예비
변형		 초기
항복
강도
(MPa)		 가공
경화량
(MPa)		 소부
경화량
(MPa)		 항복
강도
총증가
(MPa)		 최종
항복
강도
(MPa)		 항복
강도
증가율
(%)
비교예1
(탄소량
0.002%)		 0 234 0 3 3 236 1
0.5 234 5 31 36 270 16
1.0 234 25 31 56 290 24
2.0 234 43 29 72 306 31
2.5 234 55 28 83 317 36
4.0 234 74 29 103 337 44
7.0 234 98 24 122 356 52
10.0 234 114 24 138 372 59
실시예5
(탄소량
0.02%)		 0 244 0 15 15 259 6
0.5 244 12 41 53 287 22
1.0 244 27 49 76 310 31
2.0 244 57 47 104 338 43
2.5 244 100 50 150 384 62
4.0 244 132 47 179 413 74
7.0 244 181 57 238 472 98
10.0 244 191 55 246 480 101
표 5를 참조하면, 비교예1의 강판과 실시예4의 강판에 대하여 예시적인 결과가 나타나있다. 비교예1에 비하여 실시예4는 동일한 예비 변형에 대하여 소부 경화량이 크게 나타났고, 이에 따라 항복강도의 증가량도 크게 되어, 결과적으로 소부 경화 후의 최종 항복강도가 높게 나타났다. 따라서, 내덴트성이 증가됨을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 중량%로, 탄소(C): 0.005% ~ 0.03%, 망간(Mn): 1.0% ~ 2.5%, 알루미늄(Al): 0.2% ~ 0.8%, 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)의 총합: 0.3% ~ 1.5%, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 총합: 0.001% ~ 0.01%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    항복강도(YP): 195 MPa 이상, 인장강도(TS): 340 MPa 이상, 연신율(El): 33% 이상, 및 소부 경화량(BH): 40 MPa 이상을 만족하는,
    내텐트성 냉연강판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 크롬과 몰리브덴의 총합은 하기의 식에 따라 제어되는,
    0.3 중량%≤ [Cr] + 0.3[Mo]≤ 1.5 중량%
    내텐트성 냉연강판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내텐트성 냉연강판은,
    페라이트와 마르텐사이트가 혼합된 혼합 조직을 포함하는,
    내텐트성 냉연강판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 마르텐사이트의 분율은 0% 초과 ~ 9% 범위이고,
    상기 페라이트의 분율은 나머지 분율인,
    내텐트성 냉연강판.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 페라이트는 5 μm ~ 20 μm 범위의 평균 결정립도를 가지는,
    내텐트성 냉연강판.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 마르텐사이트 사이의 상간 평균 거리는 2 μm ~ 5.5 μm 범위인,
    내텐트성 냉연강판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 내텐트성 냉연강판은,
    비철계 석출물을 포함하고,
    상기 비철계 석출물의 입자간 평균 거리는 0.05 μm 이상인,
    내텐트성 냉연강판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 내텐트성 냉연강판은,
    항복강도(YP): 195 MPa ~ 275 MPa, 인장강도(TS): 340 MPa ~ 490 MPa, 연신율(El): 33% ~ 45%, 및 소부 경화량(BH): 40 MPa ~ 55 MPa을 만족하는,
    내텐트성 냉연강판.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 내텐트성 냉연강판은,
    변형율 2% ~ 10% 범위에서 가공 경화량: 80 MPa ~ 200 MPa을 만족하는,
    내텐트성 냉연강판.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 내텐트성 냉연강판은,
    소부 경화 및 가공 경화가 이루어진 후에,
    350 MPa ~ 500 MPa 범위의 최종 항복강도를 가지는,
    내텐트성 냉연강판.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 내텐트성 냉연강판은,
    항복점 연신이 발생하지 않는,
    내텐트성 냉연강판.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 내텐트성 냉연강판은,
    항복점 연신율이 0% 초과 ~ 0.2% 미만의 범위를 만족하는,
    내텐트성 냉연강판.
  13. 중량%로, 탄소(C): 0.005% ~ 0.03%, 망간(Mn): 1.0% ~ 2.5%, 알루미늄(Al): 0.2% ~ 0.8%, 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)의 총합: 0.3% ~ 1.5%, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 총합: 0.001% ~ 0.01%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 열연강판을 제조하는 단계;
    상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계;
    상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계; 및
    상기 소둔 열처리한 냉연강판을 냉각하는 단계;를 포함하는,
    내텐트성 냉연강판의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 열연강판을 제조하는 단계는,
    상기 합금 조성을 갖는 강재를 준비하는 단계;
    상기 강재를 1,130℃ ~ 1,230℃ 범위에서 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 강재를 Ar3 이상의 마무리압연 종료온도에서 열간 마무리 압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 및
    상기 열연강판을 600℃ ~ 680℃ 범위에서 권취하는 단계;를 포함하는,
    내텐트성 냉연강판의 제조방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 소둔 열처리하는 단계는,
    하기의 식에 따른 소둔 온도(Temp)와 소둔 시간(Time) 동안 수행되는,
    Figure pat00004

    내텐트성 냉연강판의 제조방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 소둔 열처리하는 단계는,
    780℃ ~ 840℃의 범위의 온도에서 30초 ~ 120초 범위의 시간 동안 유지하여 수행되는,
    내텐트성 냉연강판의 제조방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 냉각하는 단계는,
    상기 소둔 열처리한 냉연강판을, 15℃/초 ~ 50℃/초 범위의 냉각속도로 0℃ ~ 40℃ 범위의 온도로 냉각하는,
    내텐트성 냉연강판의 제조방법.
  18. 모재 강판; 및
    상기 모재 강판 표면에 형성된 용융아연도금층 또는 합금화 용융아연도금층;을 포함하고,
    상기 모재 강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.005% ~ 0.03%, 망간(Mn): 1.0% ~ 2.5%, 알루미늄(Al): 0.2% ~ 0.8%, 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)의 총합: 0.3% ~ 1.5%, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 총합: 0.001% ~ 0.01%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    항복강도(YP): 195 MPa 이상, 인장강도(TS): 340 MPa 이상, 연신율(El): 33% 이상, 및 소부 경화량(BH): 40 MPa 이상을 만족하는,
    내텐트성 도금강판.
  19. 중량%로, 탄소(C): 0.005% ~ 0.03%, 망간(Mn): 1.0% ~ 2.5%, 알루미늄(Al): 0.2% ~ 0.8%, 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)의 총합: 0.3% ~ 1.5%, 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)의 총합: 0.001% ~ 0.01%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 열연강판을 제조하는 단계;
    상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계;
    상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계;
    상기 소둔 열처리한 냉연강판을 냉각하는 단계;
    상기 냉각된 냉연강판을 용융아연 도금하는 단계; 및
    상기 용융아연 도금된 냉연강판을 최종 냉각하는 단계;를 포함하고,
    상기 소둔 열처리하는 단계는,
    하기의 식에 따른 소둔 온도(Temp)와 소둔 시간(Time) 동안 수행되는,
    Figure pat00005

    내텐트성 도금강판의 제조방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 용융아연 도금하는 단계를 수행한 후에,
    상기 용융아연 도금된 냉연강판을 합금화 열처리하는 단계;를 더 포함하는,
    내텐트성 도금강판의 제조방법.
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